高丹丹　高松濤

摘 要：電力負荷預測是電力系統(tǒng)調度、用電、計劃、規(guī)劃等管理部門的重要工作之一。該文對電力負荷預測的概念及分類等問題進行了簡要論述，重點分析了中長期負荷預測的特點、成熟方法，對中長期負荷預測方法進行了綜述，并對負荷預測問題的研究方向提出了一些建議。

關鍵詞：電力負荷 負荷預測 中長期負荷預測方法

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0025-01

電力系統(tǒng)的長期負荷預測一般指10年以上并以年為單位的預測，中期指5年左右并以年為單位的預測，中長期電力負荷預測的意義在于幫助決定新的發(fā)電、變電機組的安裝與電網(wǎng)的規(guī)劃、增容與擴建，是電力規(guī)劃部門的重要工作之一，準確的負荷預測有利于提高電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性，有效地降低發(fā)電成本，保證用電需求，增強供電可靠性，從而提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 中長期負荷預測的概述

電力負荷預測是指從已知的電力系統(tǒng)、經(jīng)濟、社會、氣象等情況出發(fā)，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析和研究，運用哲學、社會學、經(jīng)濟學、統(tǒng)計學、數(shù)學、計算機、工程技術及經(jīng)驗分析等定性定量的方法，探索事務之間的內在聯(lián)系和發(fā)展變化規(guī)律，對負荷發(fā)展做出預先估計和推測。長期預測以年為預測時段，以用電負荷、用電量等的年度統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為預測內容，主要受國民經(jīng)濟發(fā)展情況、人口、產值單耗、產業(yè)結構調整情況、電價政策等的影響，其目的是為合理安排電源和電網(wǎng)的建設進度提供宏觀決策的依據(jù)。中期預測以月為預測時段，以用電量、用電負荷等的月度統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為預測內容，這些數(shù)據(jù)呈周期性增長，每年度的12個月具有相似的規(guī)律，其變化規(guī)律可分為月度量的年度發(fā)展序列和月度量的月度發(fā)展序列。

2 目前常用的中長期電力負荷預測方法及分析

2.1 傳統(tǒng)預測方法

1）回歸分析預測法，根據(jù)回歸分析涉及變量數(shù)分為單元、多元回歸分析；根據(jù)自變量和因變量之間的函數(shù)形式，分為線性、非線性回歸方程。該方法簡單便捷、外推性好，可以很好的預測出從未發(fā)生過的情況；但在歷史數(shù)據(jù)殘缺或存在較大誤差的情況下，預測效果很不理想，針對復雜參數(shù)變化，缺乏自學習能力，無法及時進行負荷模型更新。2）時間序列外推法，基本模型包括：自回歸模型AR、動平均模型MA、自回歸動平均模型ARMA。此方法適用于負荷變化不大的情況，優(yōu)點是：對歷史數(shù)據(jù)量要求較低；缺點是：對歷史數(shù)據(jù)準確性要求高，模型系數(shù)的計算較繁瑣，用線性方程來近似表達一種非線性關系，無法參考天氣因素的影響，無法保證精度。3）灰色數(shù)學理論，利用GM模型群實現(xiàn)電力負荷預測。當電力負荷呈嚴格指數(shù)增長時，灰色數(shù)學理論預測方法的預測精度高、所需樣本數(shù)據(jù)少、計算簡便以及可檢驗。但其缺點也比較突出：數(shù)據(jù)的灰度越大，預測精度越差，不適合長期預測；具有波動性變化的電力負荷，采用GM（1，1）模型，誤差大，無法實現(xiàn)實際需求。

2.2 現(xiàn)代負荷預測方法

1）模糊預測法，利用有限的規(guī)則近似表示任意的函數(shù)關系，其缺點是模糊推理FUZZY預測沒有學習能力，不能很好的適應不斷變化的電力系統(tǒng)，因而精度比較差。2）專家系統(tǒng)預測法，是對不可量化的經(jīng)驗進行轉化的一種方法。其優(yōu)點是：能匯集多個專家的知識和經(jīng)驗，最大限度地利用專家的能力，資料與信息量比較多，考慮的結果比較全面，從而可以得出較為準確的結果。其缺點是：知識面受數(shù)據(jù)庫的限制，失去自學的能力；對突發(fā)性事件和不斷變化的條件適應性差。3）遺傳規(guī)劃方法，是用能根據(jù)環(huán)境狀況動態(tài)改變的廣義的層次化計算機程序描述問題。在負荷預報應用中，能自動找出與負荷變化密切相關的因素，用其作為自變量，自動生成函數(shù)表達式來體現(xiàn)負荷的變化規(guī)律，建立負荷預測的數(shù)學模型。其預報精度可滿足工程需要，在實際應用中，用遺傳規(guī)劃直接進行負荷預報可以作為其他預報方法的輔助工具。4）優(yōu)選組合預測模型，對于同一個預測問題，將多個不同的預測模型的線性組合，在一定的條件下改善模型的擬合能力和提高預測精度。選取適當?shù)臋嘀剡M行加權平均或者選擇擬合優(yōu)度最佳或標準差最小的預測模型作為最優(yōu)模型進行預測。

2.3 對中長期負荷預測方法的建議

對于年度預測具有單調性的特點，采用灰色預測法、回歸分析預測法；若可以引入相關因素，可采用彈性系數(shù)法。對于月度預測時，按照年度發(fā)展序列構成的月度預測方法中，若歷史數(shù)據(jù)具有單調性特點，則采用灰色預測、回歸分析等方法；按照月度發(fā)展序列構成的月度預測方法中，根據(jù)12月的周期性，優(yōu)先采用ARMA模型。

3 中長期負荷預測要解決的問題及對其研究方向的建議

3.1 中長期負荷預測要解決的問題

需要充分考慮外界因素變化、未來相關因素不確定性、眾多因素交互作用的結果以及對預測專家經(jīng)驗和意見有效分析利用的預測前提；遵循“近大遠小”原則，采用加權參數(shù)估計方法實現(xiàn)區(qū)別對待各時段的擬合殘差；由于需要按照一定參數(shù)估計方法求解若干待定參數(shù)（如最小二乘估計、嶺估計等算法），使得預測效果差別較大，則如何選擇適當?shù)膮?shù)估計方法提高預測精度是需要解決的問題。

3.2 對負荷預測問題研究方向的建議

首先是，組合預測，但組合預測的權重確定的分析和估計策略的選擇還需要深入研究。其次是，由于不同單位開發(fā)了多個電力負荷預測和分析的軟件包，使得其獨立性強，兼容性差，造成軟件培訓和系統(tǒng)維護的困難，基于Internet/intranet技術的發(fā)展，提供了一種全新的實現(xiàn)負荷預測技術的手段，為電力部門提供一個網(wǎng)上的負荷預測中心，從而有效地提高預測方法的準確性、預測操作的簡單性和經(jīng)濟性，部分解決軟件設計更新以及系統(tǒng)維護的難題。比如，瑞士ABB公司實現(xiàn)了一個類似基于Internet的負荷預測服務系統(tǒng)，此系統(tǒng)在歐洲一些國家的電力公司和大企業(yè)中運行了幾年，證實該系統(tǒng)的可用性，其為電力市場環(huán)境下負荷預測系統(tǒng)的發(fā)展指明了一個方向。

4 結語

隨著電力市場的發(fā)展，負荷預測的重要性日益顯現(xiàn)，對負荷預測精度的要求也越來越高。該文簡單的對中長期負荷預測的基本方法進行了分析，其中，傳統(tǒng)的預測方法比較成熟，預測結果具有一定的參考價值，但在精度上還需要進行改進。與此同時，隨著以灰色理論、專家系統(tǒng)理論、模糊數(shù)學等為代表的新興交叉學科理論的出現(xiàn)，使得現(xiàn)代負荷預測方法成為預測問題的研究焦點。

參考文獻

[1] 黃桂華.中長期電力負荷預測方法的簡述[J].農村電氣化，2002（8）.

[2] 康重慶，夏清，張伯明.電力系統(tǒng)負荷預測研究綜述與發(fā)展方向的討論[J].電力系統(tǒng)自動化，2004（17）.endprint